CN101169460A - 高压架空输电线路远程电子巡线方法 - Google Patents

高压架空输电线路远程电子巡线方法 Download PDF

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CN101169460A CNA200610063269XA CN200610063269A CN101169460A CN 101169460 A CN101169460 A CN 101169460A CN A200610063269X A CNA200610063269X A CN A200610063269XA CN 200610063269 A CN200610063269 A CN 200610063269A CN 101169460 A CN101169460 A CN 101169460A
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Abstract

一种高压架空输电线路远程电子巡线方法，其特征在于：在高压架空输电线路的每个铁塔上安装有一个前端信号采集系统，并与数个中间信号传输系统交流信号；数个前端信号采集系统共设一个中间信号传输系统，接收由前端信号采集系统1发送的视频信号，并传递由后端操作管理平台系统3向其自身和/或向前端信号采集系统1发送的控制信号；数个中间信号传输系统2通过局域网或英特网4与后端操作管理平台系统3相接。使用该方法进行巡线管理，管理者不需要外出，只需在控制中心或网络上连接的任意一台计算机上就可以通过图像信息了解整条输电线路的实时运行状况。本方法具有工人劳动强度低、成本低、操作性强、可以不受无线通讯网络盲区的困扰的优点。

Description

高压架空输电线路远程电子巡线方法
技术领域
本发明涉及一种网络数字监控系统应用领域，具体地说是一种电力高压架空输电线路远程电子巡线方法，它让电力运行管理部门通过监控系统，能够时时了解电网的运行状况，能够及时发现运行过程中的安全隐患，以便于快速有效的做出反应，保证电网的安全运行。
背景技术
一直以来，高压架空输电线路的巡线工作，仍沿用人工巡线的方式。一般情况下，人工巡线每月至少沿线对逐基塔及其上的电气设备、基础、护坡、挡土墙等进行线路运行的安全巡检，以保障电网的安全运行。巡线工作是电网安全运行必不可少的一项工作，目前主要靠巡线员沿线徒步巡查，再大的山要爬，再险的路要走，这一工作是非常艰苦的。
特别是近年来，一些地区出现了过海的线路，并已投入运行，这样给巡线工作又提出了新的课题。人们为之思考，在当今科技飞速发展的时代，是否能用科技手段来改变这种原始的生产方式呢？一些人为此而努力。例如：
1、在国外曾经采用直升飞艇巡线，但因成本太高而不能持久，特别是做不到全天侯的巡线。
2、在国内，有些人思考采用市场上通信运营商的通讯网络，采用特殊的巡线专用手机，一方面对巡线员和塔位定位，达到对巡线员的管理考核；另一方面巡线员能及时的将现场巡线的情况与管理人员取得无线联系。采用这种方式，人工巡线难的问题仍没解决，特别是许多线路建设在高大山区，线路长达几百公里甚至上千公里，无线通讯网络覆盖不完全是正常的，盲区的出现使得这种方式有局限性。
3、还有人思考过遥控飞机巡线的方式，但实际上也没有进展。
综上所述，现有的高压架空输电线路的远程巡线迫切需要一种新的巡线方式来代替现有的高压架空输电线路人工巡线的方法。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种可及时地将高压架空输电线路的一切可能发生的或将发生的安全隐患和安全事故的图像资料传送到运行管理者处的高压架空输电线路远程电子巡线方法。
本发明所提供的高压架空输电线路远程电子巡线方法为：在高压架空输电线路的每个铁塔上安装有一个前端信号采集系统，对铁塔本身、铁塔上的设备、铁塔基础、线路的运行状况，以及线路周边的运行环境进行图像采集并与中间信号传输系统交流信号；
每一定数量的前端信号采集系统共设一个中间信号传输系统，接收由所述前端信号采集系统发送的视频信号，并传递由后端操作管理平台系统向其自身和/或向前端信号采集系统发送的控制信号；
数个中间信号传输系统通过局域网或英特网与后端操作管理平台系统相接，并通过后端操作管理平台系统中的管理软件对接收到的信号进行管理，并根据需要实施相应控制操作。
所述前端信号采集系统可以设计成：包括电源、供电模块和至少一个带发射和接收天线的具有独立的IP地址的无线网络摄像机，电源与供电模块连接，无线网络摄像机与供电模块相接。
所述前端信号采集系统还包括无线网桥，无线网桥与所述无线网络摄像机的天线桥接。
所述前端信号采集系统还可以设计成：包括一个交换器和一个或一个以上的具有独立的IP地址的网络摄像机，一个直流供电电源和至少一个可定向发送与接收的无线网桥；无线网桥与所述交换器相接，并与中间信号传输系统的相应的无线网桥A桥接；网络摄像机将其获取的数字化的视频信号输送给交换器，直流供电电源给网络摄像机、交换器和无线网桥提供电源。
所述电源为由无芯无刷的风力交流发电机提供，并通过蓄电供电模块转换成直流电后，给铁塔上的设备提供不同电压的直流电源。
在所述网络摄像机的外面有保护罩，所述保护罩经加工处理成防雾、防雨和防尘。
所述中间信号传输系统包括数个带定向发射和接收天线的无线网桥(以下简称无线网桥)，和至少一个终端服务器，所述终端服务器至少连接有一个无线网桥，其余的无线网桥分布在预设的数个铁塔上，构成基站。
所述中间信号传输系统的终端服务器设在现有的变电站内。
作为对本发明的一个具体实施方式：所述中间信号传输系统包括设置在起始点处的终端服务器和由数个无线网桥构成的5KM中间信号传输单元，其中间信号传输单元的具体设置如下：
在起始点处设置三个与终端服务器相接的无线网桥，其中二个为定向传输距离为1千米的无线网桥，另一个定向传输距离为大于3千米的无线网桥；二个为定向传输距离为1千米的无线网桥中的一个，负责与所辖范围内，(即0-1千米范围内)铁塔上的前端信号采集系统交流信号，另一个负责与第一个基站上的相应无线网桥交流信号；定向传输距离大于3千米的无线网桥负责与第4个基站上的相应无线网桥交流信号；
在第1个1千米处设置一个基站，包括定向传输距离为1千米的三个无线网桥，其中一个负责与所辖范围内，(即1-2千米范围内)铁塔上的前端信号采集系统交流信号，第二个负责与终端服务器上的相应无线网桥交流信号；第三个无线网桥负责与第2个基站的相应无线网桥进行信号交流；
在第2个1千米处设置一个基站，包括定向传输距离为1千米的二个无线网桥，其中一个负责与所辖范围内，(即2-3千米范围内)铁塔上的前端信号采集系统交流信号，另一个负责与第1个基站上的相应的无线网桥进行信号交流；
在第3个1千米处设置一个基站，包括三个无线网桥，其中二个为定向传输距离为1千米的无线网桥，另一个为定向传输距离大于3千米的无线网桥；二个定向传输距离为1千米的无线网桥中的一个负责与所辖范围内，(即3-4千米范围内)铁塔上的前端信号采集系统交流信号，另一个负责与第4个基站的相应无线网桥交流信号；定向传输距离大于3千米的无线网桥负责与终端服务器上的相应无线网桥交流信号；
在第4个1千米处设置一个基站，包括定向传输距离为1千米的二个无线网桥，其中一个负责与所辖范围内，(即4-5千米范围内)铁塔上的前端信号采集系统交流信号，另一个负责与第3个基站上的相应的无线网桥进行信号交流。
作为对本发明的另一个具体实施方式，所述中间信号传输系统2包括在起始点处设置的终端服务器、5KM中间信号传输单元和25KM中间信号传输骨架单元；
所述25KM中间信号传输骨架单元包括二个与终端服务器相接的2个无线网桥，其中一个无线网桥为定向传输距离为5千米，另一个无线网桥为定向传输距离为10千米；定向传输距离为5千米的无线网桥负责与第一基站的无线网桥交流信号，定向传输距离为10千米的无线网桥负责与第二基站上的相应无线网桥交流信号；
在第1个5千米处设置第一基站，包括定一个定向传输距离为10千米的无线网桥，负责终端服务器21上相应无线网桥交流信号；
在第2个5千米处设置第二基站，包括三个无线网桥其中定向传输距离至少为5千米的无线网桥负责与第三个基站上相应无线网桥交流信号，定向传输距离为10千米的无线网桥负责与终端服务器上相应无线网桥交流信号，另一个无线网桥负责与第4个基站上的相应无线网桥进行信号交流；
在第3个和第4个5千米处分别各设一个基站，即和3基站和第4基站，第3基站上设有一个定向传输距离至少为5千米的无线网桥，负责与上一基站相应无线网桥交流信号；第4基站上设有一个定向传输距离为10米的无线网桥，负责与第2个5千米处设置一个基站上相应无线网桥交流信号；
在上述起始处、第1基站、第2基站、第3基站和第4基站各增加一个5KM中间信号传输单元，这样，在起始处共有5个与终端服务器21相接的无线网桥；在第1基站共有4个无线网桥；第2基站共有6个无线网桥；第3基站共有4个无线网桥；第4个基站共有4个无线网桥。
所述后端操作管理平台系统包括一个或一个以上的后端操作服务器，和与后端操作服务器相联的数个计算机终端。
所述后端操作服务器和计算机终端，根据权限不同，可以执行下列操作：实时查看、录像回放、定时抓拍、用户管理、报警联动、参数设置以及云台与镜头控制与操作。
上述网络摄像机所获取的图像，可以以压缩后的方式传输。
本发明由于采用了以电子技术、传感技术、数据无线传输技术、图像压缩技术和计算机技术相结合，用于高压架空输电线路远程电子巡线，具体地说是利用前端信号采集系统、中间信号传输系统和后端操作管理平台系统构成一个远程视频巡线系统，及时地把线路中一切可能发生的或将发生的安全隐患和安全事故的图像资料传送到电力运行管理者处，管理者不需要外出，只需在控制中心或网络上连接的任意一台计算机上就可以通过图像信息了解整条输电线路的实时运行状况。本方法与传统地人工巡线方式相比，具有可减轻巡线工人体力劳动的优点；与用直升飞机或遥控飞艇相比，具有成本低操作性强的优点；与采用巡线专用手机相比，可以不受无线通讯网络盲区的困扰。
附图说明
图1：为本发明的原理方框结构示意图；
图2：为采用本发明原理有每5千米建立一个中间信号传输系统的结构示意图；
图3：为采用本发明原理有每25千米建立一个中间信号传输系统的结构示意图；
图4：为本发明的一种前端信号采集系统的方框结构示意图；
图5：为本发明的另一种前端信号采集系统的方框结构示意图。
具体实施方式
请参见图1、本发明所提供的高压架空输电线路远程电子巡线方法为：在高压架空输电线路的每个铁塔11上安装有一个前端信号采集系统1，对铁塔11本身、铁塔11上的设备、铁塔11基础、线路的运行状况，以及线路周边的运行环境进行图像进行采集，并与数个中间信号传输系统2交流信号，该信号一般为压缩信号；每一定数量的前端信号采集系统1共设一个中间信号传输系统2，接收由所述前端信号采集系统1发送的视频信号，并传递由后端操作管理平台系统3向其自身和/或向前端信号采集系统1发送的控制信号；数个中间信号传输系统2通过局域网或英特网4与后端操作管理平台系统3相接，并通过后端操作管理平台系统3中的管理软件对接收到的信号进行管理，并根据需要实施相应控制操作；所述中间信号传输系统2的终端服务器21(参见图2)最好设在现有的变电站内。
上述后端操作管理平台系统3可以由一个或多个后端操作服务器组成，在后端操作服务器可以联接数个计算机终端5，即本图中的计算机1至计算机N。
上述后端操作管理平台系统3是通过计算机应用及计算机软件应用技术来实现。后端操作管理平台系统3作为主服务器，安装有监控系统服务器端的软件，包括数据库系统。后端操作管理平台系统3将所有中间信号传输系统2及前端信号采集系统1管理起来，并维护同它们的网络连接；同时，对所有网络中的用户实现授权管理，所有用户可通过网络上任一台计算机5登录到后端操作管理平台系统3，根据不同权限对图像进行监视、查询、录像回放等。服务器软件安装完成后，系统自动配置录像资料的存储路径，根据需要可以对后端操作管理平台系统3的管理软件修改配置。在监控中心可设置一台电脑作为客户端，同时作为系统管理员用户，对系统中的设备和用户进行管理，包括录像数据维护和管理。
所述后端操作管理平台系统3利用监控软件实现，该软件具有下述功能：
1、实时查看功能
A、提供1、4、6、9、10、16画面可选；
B、浏览器实时监控画面的同时可任意窗口回放录像；
C、可手动执行视、音频记录；
D、瞬时切换：可对刚过去实时画面做短暂回放；
E、远程控制镜头、云台；
F、镜头及云台预置为管理；
G、联动报警：可自动给出可编辑的文字提示或于专门报警设备连接；
H、根据报警事件录像，并以事件的起点播放；
I、支持实时监控时抓拍图像。
2、录像回放功能
A、按时间、镜头及报警事件回放录像；
B、可在实时监控时任意安排录像回放；
C、支持客户端远程查询服务器端录像，并以流媒体方式播放；
D、支持自定义帧数回放；
E、支持录像格式转成AVI格式；
3、定时抓拍
A、抓拍图片以bmp格式保存；
B、可根据客户需求按时间间隔定时抓拍图片；
C、支持多种报警事件抓拍图片；
D、抓拍图片可直接发送到邮箱、FTP；
4、管理功能
A、用户创建、修改、删除功能；
B、支持设备所有相关参数远程设置；
C、支持用户、设备分权限管理，根据不同需要设定各级用户的使用权限，访问不同资源；
录像、报警策略管理。
5、报警、联动功能
A、支持多种报警事件侦测，如：红外、视频移动侦测；
B、对特定报警事件可预设一系列联动策略；
C、报警事件发生，系统根据策略自动触发预设联动，实现报警系统智能化
6、控制功能
A、支持前端任意云台协议；
B、可配置操作杆控制云台、镜头等；
7、设置功能
A、Video Server参数配置；
B、录像计划；
C、报警计划；
D、镜头分组；
E、镜头重命名；
F、录像空间及路径分配；
请参见图2，图2为采用本发明原理有每5千米建立一个中间信号传输系统的结构示意图；设所述中间信号传输系统2包括设置在起始点处的终端服务器21和由数个无线网桥构成的5KM中间信号传输单元22，其5KM中间信号传输单元22的具体设置如下：
在起始点处设置三个与终端服务器21相接的无线网桥211、212、213，其中二个为定向传输距离为1千米的无线网桥211、212，另一个定向传输距离为大于3千米的无线网桥213；定向传输距离为1千米的无线网桥211负责与所辖范围内，(即0-1千米范围内)铁塔11(参见图1)上的前端信号采集系统1交流信号，另一个无线网桥212负责与第一个基站6上的无线网桥61交流信号；定向传输距离大于3千米的无线网桥213负责与第4个基站8上的无线网桥81交流信号；
在第1个1千米处设置一个基站6，包括定向传输距离为1千米的三个无线网桥61、62、63，其中一个无线网桥62负责与所辖范围内，(即1-2千米范围内)铁塔11上的前端信号采集系统1交流信号，第二个无线网桥61负责与终端服务器21上的相应无线网桥212交流信号；第三个无线网桥63负责与第2个基站7的相应无线网桥71进行信号交流；
在第2个1千米处设置一个基站7，包括定向传输距离为1千米的二个无线网桥71、72，其中一个无线网桥72负责与所辖范围内，(即2-3千米范围内)铁塔11上的前端信号采集系统1交流信号，另一个无线网桥71负责与第1个基站6上的相应的无线网桥63进行信号交流；
在第3个1千米处设置一个基站8，包括三个无线网桥81、82、83，其中二个为定向传输距离为1千米的无线网桥82、83，另一个为定向传输距离大于3千米的无线网桥81；定向传输距离为1千米的无线网桥82负责与所辖范围内，(即3-4千米范围内)铁塔11上的前端信号采集系统1交流信号，另一个无线网桥83负责与第4个基站9的相应无线网桥91交流信号；定向传输距离大于3千米的无线网桥83负责与终端服务器21上的相应无线网桥213交流信号；
在第4个1千米处设置一个基站9，包括定向传输距离为1千米的二个无线网桥91、92，其中一个无线网桥92负责与所辖范围内，(即4-5千米范围内)铁塔11上的前端信号采集系统1交流信号，另一个无线网桥91负责与第3个基站8上的相应的无线网桥83进行信号交流。
假设输电线路路径长度为10KM，如果终端服务器21设置在两变电站内，则可在上述方案的基础上再设置一个与其对称的中间信号传输系统2，这样，10KM内设二个终端服务器21即可，其设计方案与上述方案一致，20KM、30KM依此类推，这里不再重述。
上述方案中的无线网桥和室外定向天线可以选择AXELWAVE公司的无线网络网桥设备。
请参见图3，图3为采用本发明原理有每25千米建立一个中间信号传输系统的结构示意图；所述中间信号传输系统2包括在起始点处设置的终端服务器21、5KM中间信号传输单元22和25KM中间信号传输骨架单元23；
所述25KM中间信号传输骨架单元23包括二个与终端服务器21相接的无线网桥101、102，无线网桥101为定向传输距离为5千米，无线网桥102为定向传输距离为10千米；无线网桥101负责与第一基站的无线网桥103交流信号，无线网桥102负责与第二基站上的相应无线网桥104交流信号；
在第1个5千米处设置第一基站，包括定一个定向传输距离为10千米的无线网桥103，负责终端服务器21上的无线网桥101交流信号；
在第2个5千米处设置第二基站，包括三个无线网桥104、105、106，其中定向传输距离至少为5千米的无线网桥105负责与第三个基站上的无线网桥107交流信号，定向传输距离为10千米的无线网桥104负责与终端服务器21上的相应无线网桥102交流信号，另一个无线网桥106负责与第4个基站上的无线网桥108进行信号交流；
在第3个和第4个5千米处分别各设一个基站，即和3基站和第4基站，第3基站上设有一个定向传输距离至少为5千米的无线网桥107，负责与上一基站的无线网桥105交流信号；第4基站上设有一个定向传输距离为10米的无线网桥108，负责与第2个5千米处设置一个基站上的无线网桥106交流信号；
在上述起始处、第1基站、第2基站、第3基站和第4基站各增加一个5KM中间信号传输单元22，所述5KM中间信号传输单元22，负责5KM范围内的信号收集与交流，其工作过程与图2所示实施例大体上相同。这样，在起始处共有5个与终端服务器21相接的无线网桥，分别是无线网桥101、102、211、212、213；在第1基站共有4个无线网桥，分别是无线网桥103、211、212、213；第2基站共有6个无线网桥，分别是无线网桥104、105、106、211、212、213；第3基站共有4个无线网桥，分别是无线网桥107、211、212、213；第4个基站共有4个无线网桥，分别是无线网桥108、211、212、213。
如果是每50KM设置有两个变电站，可以每一个变电站内设一个终端服务器21，采用上述方案，在25KM处对称设计即可实现。
图4：为本发明的一种前端信号采集系统的方框结构示意图；所述前端信号采集系统包括一个交换器和一个或一个以上的具有独立的IP地址的网络摄像机，一个直流供电电源和至少一个可定向发送与接收的无线网桥；网络摄像机将其获取的数字化的视频压缩信号输送给交换器，并通过与其相接的前端无线网桥发送给中间信号传输系统的相应的无线网桥A；直流供电电源给网络摄像机、交换器和无线网桥提供电源。前述电源为直流电源，它可以是太阳能、地面供电、风力发电后经整流后提供直流电源等形式。
请参见图5，图5为本发明的另一种前端信号采集系统的方框结构示意图，它与图4所示实施例相比，其大体结构相同，所不同的是：它没有交换器，而是用直接可以发送和接收的无线信号的网络摄像机代替了网络摄像机和交换器的功能。
所述电源为由无芯无刷的风力交流发电机提供，并通过蓄电供电模块转换成直流电后，给铁塔上的设备提供不同电压的直流电源。
在所述网络摄像机的外面有保护罩，所述保护罩经加工处理成防雾、防雨和不附着埃尘。

Claims (10)

1.一种高压架空输电线路远程电子巡线方法，其特征在于：
在高压架空输电线路的每个铁塔上安装有一个前端信号采集系统，对铁塔本身、铁塔上的设备、铁塔基础、线路的运行状况，以及线路周边的运行环境进行图像采集并与中间信号传输系统交流信号；
每一定数量的前端信号采集系统共设一个中间信号传输系统，接收由所述前端信号采集系统发送的视频信号，并传递由后端操作管理平台系统向其自身和/或向前端信号采集系统发送的控制信号；
数个中间信号传输系统通过局域网或英特网与后端操作管理平台系统相接，并通过后端操作管理平台系统中的管理软件对接收到的信号进行管理，并根据需要实施相应控制操作。
2.根据权利要求1所述的高压架空输电线路远程电子巡线方法，其特征在于：所述前端信号采集系统包括电源、供电模块和至少一个带发射和接收天线的具有独立的IP地址的无线网络摄像机，电源与供电模块连接，无线网络摄像机与供电模块相接。
3.根据权利要求2所述的高压架空输电线路远程电子巡线方法，其特征在于：所述前端信号采集系统还包括无线网桥，无线网桥与所述无线网络摄像机的天线桥接。
4.根据权利要求1所述的高压架空输电线路远程电子巡线方法，其特征在于：所述前端信号采集系统包括一个交换器和一个或一个以上的具有独立的IP地址的网络摄像机，一个直流供电电源和至少一个可定向发送与接收的无线网桥；无线网桥与所述交换器相接，并与中间信号传输系统的相应的无线网桥A桥接；网络摄像机将其获取的数字化的视频信号输送给交换器，直流供电电源给网络摄像机、交换器和无线网桥提供电源。
5.根据权利要求2或4所述的高压架空输电线路远程电子巡线方法，其特征在于：所述电源为由无芯无刷的风力交流发电机提供，并通过蓄电供电模块转换成直流电后，给铁塔上的设备提供不同电压的直流电源。
6.根据权利要求2或4所述的高压架空输电线路远程电子巡线方法，其特征在于：在所述无线网络摄像机或网络摄像机的外面有保护罩，所述保护罩经加工处理成防雾、防雨和防尘。
7.根据权利要求1所述的高压架空输电线路远程电子巡线方法，其特征在于：所述中间信号传输系统包括数个带定向发射和接收天线的无线网桥，和至少一个终端服务器，所述终端服务器至少连接有一个无线网桥，其余的无线网桥分布在预设的数个铁塔上，构成基站。
8.根据权利要求7所述的高压架空输电线路远程电子巡线方法，其特征在于：所述中间信号传输系统的终端服务器设在现有的变电站内。
9.根据权利要求1所述的高压架空输电线路远程电子巡线方法，其特征在于：所述后端操作管理平台系统包括一个或一个以上的后端操作服务器，和与后端操作服务器相联的数个计算机终端。
10.根据权利要求9所述的高压架空输电线路远程电子巡线方法，其特征在于：所述后端操作服务器和计算机终端，根据权限不同，可以执行下列操作：实时查看、录像回放、定时抓拍、用户管理、报警联动、参数设置以及云台与镜头控制与操作。
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CN102842211A (zh) * 2012-09-07 2012-12-26 嘉兴电力局 一种基于图像识别的输电线路防外力监控预警系统及方法
CN103634572A (zh) * 2013-12-03 2014-03-12 国家电网公司 一种基于视频监测的输电线路智能巡线用通信系统
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